Misterios de la lluvia y de la nieve

La NASA prepara una misión para medir con certeza la cantidad de lluvia y de nieve que cae cada año.

“Es sorprendente todo lo que desconocemos sobre los patrones globales de la lluvia y de la nieve”, comenta Walt Petersen, científico atmosférico del Centro Nacional de Ciencia y Tecnología Espacial (NSSTC, por sus siglas en inglés) y de la Universidad de Alabama (UAH), en Huntsville.

Por ejemplo, ¿cuánta nieve cae en el mundo diariamente –y dónde? ¿Qué cantidad de agua se precipita sobre la Tierra en forma de llovizna?

“Estas son sólo algunas de las preguntas sin resolver”, señala. Hallar las respuestas nos permitiría llenar grandes vacíos respecto de nuestro conocimiento del sistema climático de la Tierra. ¿Qué debemos hacer? “La mejor manera de estudiar las precipitaciones globales es hacerlo desde el espacio”.

Por esta razón, recientemente la NASA financió una serie de 59 proyectos de investigación a través de su actual Misión de Medición de Precipitaciones (Precipitation Measurement Mission, en idioma inglés). Los estudios examinarán los métodos para mejorar las mediciones de lluvia y de nieve desde la órbita de la Tierra. El proyecto de Petersen se encuentra entre los ganadores, y uno de los temas que estudiará es la nieve:

“La nieve es un problema enorme”, comenta Petersen. Resulta muy difícil calcular la cantidad de nevadas mediante un radar. Hacerlo con la lluvia es más fácil porque siempre se trata de simples gotitas llenas de líquido. Los ecos de radar que provienen de las nubes de lluvia se pueden convertir en porcentajes de precipitaciones con bastante precisión. Por ejemplo, un radar a bordo del satélite de la Misión de Medición de Lluvias Tropicales (TRMM, por sus siglas en inglés), de la NASA, mide las precipitaciones mensuales con una precisión de aproximadamente el 10%.

Pero las precipitaciones de agua congelada, como la nieve, son mucho más variables. Como sabemos, no existen dos copos de nieve que sean iguales. Las diferencias en tamaño, forma y densidad de cada copo de nieve indican que todas no caerán a la misma velocidad, complicando de este modo los trabajos realizados para estimar los porcentajes de las nevadas. Además, los copos de nieve tienen muchos ángulos peculiares y “superficies” planas, los cuales pueden producir ecos confusos para los radares.

Los problemas no acaban aquí. “El hielo y la nieve tienen un comportamiento dieléctrico variable según la cantidad de hielo y de aire que contiene cada partícula”, añade. (Nota: La constante dieléctrica de una sustancia indica la intensidad con que ésta interactuará con la onda de radar). “Con las gotas de lluvia, uno maneja principalmente agua, la cual tiene una constante dieléctrica conocida y fija. Respecto de la nieve, conocemos la constante dieléctrica del hielo puro y sabemos cuál es la constante dieléctrica del aire, pero tanto la cantidad de aire como la de hielo pueden variar considerablemente de un copo de nieve a otro. Además, los copos de nieve también se escarchan y se funden. Esto significa que también se puede encontrar agua en la superficie –¡otra complicación más!”.

Por eso, “nuestros cálculos sobre las nevadas a escala mundial son muy inciertos”, explica Petersen. Esto se aplica tanto para los radares con base en tierra como para los radares ubicados en el espacio. Sólo en áreas en donde habitualmente se mide la profundidad de la nieve mediante métodos de “sondeo del suelo”, los científicos obtienen estimaciones adecuadas sobre la cantidad de agua que cae en forma de nieve. El problema es que “hay relativamente pocos de estos sitios de medición, comparados con la vasta extensión que se necesita medir”.

La nieve desempeña un gran papel en el clima. Cuando el agua se evapora, transporta mucho calor (razón por la cual la piel se refresca con el sudor mientras éste se evapora). Después, cuando esa humedad se condensa dentro de las nubes para formar copos de nieve, libera este calor almacenado y de ese modo calienta el aire. Cuanta más nieve se cristaliza, más calor se libera, lo cual, a su vez, genera viento. Cuando la nieve cae, extrae agua de la atmósfera y, en consecuencia, la seca más. La nieve del suelo refleja la luz del Sol hacia el espacio, lo que contribuye a enfriar el planeta. Por consiguiente, es de vital importancia aprender a representar correctamente la caída de nieve a escala mundial en simulaciones climáticas computarizadas para poder predecir con exactitud el futuro comportamiento del clima real.

Muchos de los estudios recientemente financiados desarrollarán métodos para estimar los porcentajes de nevadas a partir de la información proporcionada mediante radar.

Esto resulta oportuno ya que en el año 2013 la NASA planea lanzar un nuevo radar a bordo del satélite de la Misión de Medición de Precipitaciones Globales (GPM, por sus siglas en inglés). El satélite GPM ampliará las observaciones del satélite TRMM al estudiar por primera vez las precipitaciones más allá de los trópicos, en una órbita inclinada con un ángulo que lo llevará casi hasta el Círculo Ártico (65 grados de latitud). En estas altas latitudes, el satélite GPM encontrará mucha nieve.

Además de nieve, el satélite GPM podrá detectar precipitaciones menos densas, que el TRMM no puede registrar. Si la cantidad de lluvia caída es inferior a 1 milímetro por hora, el TRMM no puede detectarla. Esto casi nunca representa un problema en los trópicos, pero en latitudes más altas, la llovizna es algo habitual. A pesar de que es suave, esta lluvia puede durar días, provocando el movimiento de grandes volúmenes de agua y liberando mucho calor hacia la atmósfera.

En las naciones industrializadas que cuentan con grandes redes de medición pluvial se llevan registros adecuados de estas lluvias suaves. Pero en la mayor parte del mundo, la llovizna no se registra, lo cual deja un gran vacío en nuestro conocimiento sobre el ciclo hídrico global. El satélite GPM podrá detectar lluvia de hasta 2/10 mm por hora.

Aguaceros, llovizna, nieve –”todo es agua”, enfatiza Petersen. “Debemos mantener registros del agua en todas sus formas para verdaderamente entender el clima de la Tierra”.

Fuente: Ciencia@Nasa